5G privée : que sont les bornes BDMA ?

Les entreprises disposent d’une nouvelle technique d’accès multiple à prendre en considération lorsqu’elles cherchent des moyens d’accroître la capacité de leurs réseaux 5G privés : l’accès multiple dans les répartitions du signal en faisceaux distincts, ou BDMA (pour Beam Division Multiple Access).

L’accès multiple est la pierre angulaire des systèmes de télécommunications sans fil. Comme le terme l’indique, il s’agit d’un ensemble de techniques censées permettre à plusieurs utilisateurs de partager simultanément une partie limitée du spectre radioélectrique. Les utilisateurs connectés à une même borne 5G bénéficient ainsi chacun d’une bande passante optimale au même moment, sans interférer les uns avec les autres.

Le BDMA est une technique d’accès multiple parmi d’autres. Il ne gère ni la bande de fréquence ni l’encodage. Le but de son algorithme est de réduire les interférences entre les appareils. Avec le BDMA, les réseaux 5G peuvent maximiser les bandes passantes par rapport à la capacité du spectre, même quand le nombre de canaux augmente. En cela, il va au-delà de l’OFDM.

Dans le principe, une borne 5G BDMA dispose de plusieurs antennes qui la rendent capable de maintenir des communications simultanées sur la même longueur d’onde, mais dans des directions différentes. Son travail consiste à répartir dans le temps les communications de plusieurs appareils connectés à une même antenne.

La diffusion d’un premier faisceau d’ondes sphérique sert d’abord à collecter des informations relatives à la situation physique et aux bandes passantes nécessaires que renvoie chaque équipement situé dans la zone de couverture. L’algorithme calcule alors la forme des faisceaux pour cibler le plus individuellement possible les équipements clients. Ce calcul est fonction de divers critères, notamment la direction de l’équipement et le degré d’interférence autour de lui.

Le BDMA repose sur plusieurs éléments techniques :

Une borne (ou station de base) MU-MIMO. La borne 5G qui contient les antennes d’émissions/réception doit prendre en charge les ondes millimétriques et mettre en œuvre les techniques de formation de faisceau MU-MIMO.

Pour rappel, le MIMO (Multiple Input Multiple Output) est l’utilisation de plusieurs antennes pour communiquer. Le MU-MIMO (Multi User MIMO) est l’utilisation de plusieurs antennes pour, grâce à la formation de faisceaux, émettre sur la même longueur d’onde plusieurs flux de communication en parallèle avec autant d’appareils clients. Chaque faisceau est distinct des autres et a une direction, un angle et une largeur différents en fonction de la position de l’appareil client. De base, une borne MU-MIMO émet des faisceaux orthogonaux entre eux.

Un algorithme mathématique de sélection des appareils. Si la station 5G peut, grâce aux faisceaux en forme pétale, communiquer avec autant d’appareils qu’il y a de faisceaux à un instant T, plusieurs appareils peuvent néanmoins se trouver dans la direction d’un même faisceau. Il s’agit donc de répartir tous les appareils couverts par une cellule 5G en groupes qui communiqueront à tour de rôle avec les antennes.  

Diverses techniques existent pour regrouper les appareils qui supportent de communiquer en même temps. Il s’agit notamment, via des vecteurs mathématiques, de calculer le degré d’indépendance entre les appareils ou, dit autrement, leur faculté à ne pas interférer entre eux.

Des techniques de précodage. Pour réduire les interférences et améliorer l’efficacité du réseau, le BDMA utilise diverses techniques de précodage, à savoir des dispositions techniques en amont de l’encodage des données sur les ondes. Parmi celles-ci, citons le zero-forcing (le fait de calculer des ondes de sorte que celles d’une antenne ne puissent pas annuler celles d’une autre).